固态继电器在炉温控制系统改造中的应用

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1、技术交流《工业加热》第卷年第期固态继电器在炉温控制系统改造中的应用12张玮，周新房（1.第二炮兵工程学院502教研室，陕西西安710002；2.西安飞机工业（集团）有限责任公司,陕西西安710089）摘要：针对工厂常用烘干设备及热处理设备的原控制系统进行了分析。着重阐述了固态继电器的原理、性能，并和交流接触器作了比较，提出了利用固态继电器代替交流接触器控制炉温的方法，设计出原理图，应用于现场实际。有效提高了控温精度，而且改善了工作环境。关键词：热处理炉；炉温控制；固态继电器中图分类号：TM924.13文献标志码：B文章编号

2、：1002-1639(2008)05-0064-03TheApplicationofSSRtoModificationofFurnaceTemperatureControlSystemZHANGWei1,ZHOUXin-fang2在工厂生产中用于工件烘干及热处理的设备很多。点采样多，分布均匀，控温精度高，一般在±2％以内。如箱式电炉、红外线加热炉、熔化炉、干燥箱、井式回特别是采用固态继电器以后，既降低了噪音又降低了空火炉、淬火炉、高温盐炉、中温盐炉和油炉等，其工作载损耗。温度在0～1200℃之间。此类设备有的外购，有的系公

3、司自行设计生产，大多设备控制柜老化严重，使用时原炉温控制系统基本情况及工作过程间近20年。此类设备均采用记录仪直接控制接触器通原炉温控制系统原理如图1所示，系统采用记录断进行加热，控制精度较低，一般在±5％之间，而且噪仪直接控制交流接触器进行通断加热，交流接触器动音大、耗能高。随着公司制造能力及技术的发展，现在作频繁、噪音大、触点烧蚀严重，每隔一段时间就要对工件表面处理要求越来越高，控温要求也越来越高。更换。温度采样点少，炉内真实温度反映不准确；控在“十一五”期间公司投入部分资金进行系统改造。在温精度不高，温度上下波动范围

4、大，记录效果不好。改造过程中借鉴国外技术，新系统采用三表分离，测温图1原炉温控制系统原理图64技术交流《工业加热》第卷年第期致延时关断，甚至失败。而单向晶闸管为单极性工作状固态继电器控制的炉温系统态，只受静态电压上升率d/d（典型值为100V/s）影固态继电器的分类响，由两只单向晶闸管反并联构成的增强型SSR比由一固态继电器（亦称固体继电器，SolidStateRelay，简只双向晶闸管构成的普通型SSR的换向d/d有了很大提称SSR）是用分离的电子元器件、集成电路（或芯片）及高，因此在感性或容性负载场合宜选取增强型SSR

5、。混合微电路技术结合发展起来的一种具有继电特性的无固态继电器的优缺点触点式电子开关。具有寿命长、可靠性高、开关速度快、与常规使用的交流接触器比较，固态继电器有优势，电磁干扰小、无噪声、无火花等特点。但也存在导通压降较大，有断态漏电流等缺点，具体情按输出负载电源，分为交流固态继电器、直流固态况见表1。继电器和交直流固态继电器。表1固态继电器与交流接触器比较交流固态继电器按开关方式分有电压过零导通型（简项目固态继电器（SSR）交流接触器（ACcontactor）称过零型）和随机导通型（简称随机型）；按输出开关元件分有双向晶闸管

6、输出型（普通型）和单向晶闸管反并输入电压范围宽，驱动功率低，可以和逻辑集成电联型（增强型）；按安装方式分有印刷线路板上用的针插控制电压较窄，需加驱动电路兼容不需要加缓冲器或式（自然冷却，不必带散热器）和固定在金属底板上的灵敏度路，灵敏度差，一般在几百驱动器，具有高灵敏度、mW装置式（靠散热器冷却）；另外输入端又有宽范围输入控制功率小的特点。驱动功率<30mW（DC3～32V）的恒流源型和串电阻限流型等。直流固态继电器按输入端分为光隔离型、高频磁隔无机械运动零部件，可在离型和变压器耦合型；按输出端分为大功率三极管型和寿命和冲

7、击振动环境工作，由固对冲击、振动环境较敏感、功率场效应管型。可靠性态器件完成触点功能，具触点寿命较短、可靠性较低有寿命长，可靠性高特点。交直流固态继电器分为光伏耦合器型和磁隔离型。固态继电器的原理分析切换速度切换速度快，几ms切换速度一般>10ms如图2所示，固态继电器是用半导体器件代替传统因绝大多数交流输出固态电接点作为切换装置的具有继电器特性的无触点开关器因本身线圈以及触点控制会电磁干扰继电器输出是一个零电压有较大的电磁干扰件，为四端有源器件，其中两个输入控制端，两个输出开关，射频干扰较小端，输入输出间为光隔离，输入端

8、加上直流或脉冲信号导通管压降大，断开有漏导通压降小、接触电阻小、到一定电流值后，输出端1，2就能从断态转变成通态，导通压降电流断开无漏电流1从而接通交流或直流电路。固态继电器一般为单刀单如对外进行多组控制较易，控制触掷形式对外控制，如需多可交直流通用，在开关控制点、通组转换控制较难。交直流过程中常伴有几